Question

某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na2CO3）样品（只含NaCl杂质）中Na2CO3质量分数的实验方案．请回答下列

某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na2CO3）样品（只含NaCl杂质）中Na2CO3质量分数的实验方案．请回答下列问题：小资料：碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物（1）气体法．【原理思路】利用Na2CO3与稀硫酸反应产生CO2，通过测量丙装置实验前后的质量得出CO2质量，从而计算碳酸钠的质量分数．（不考虑原装置内空气的影响）【实验分析】小科同学根据以上思路，设计了如图1的实验装置．①实验装置乙中盛放的试剂为______，其作用是______；装置丁中碱石灰的作用是______．（填字母）A．吸收Na2CO3与稀硫酸反应产生CO2B．防止外界空气中二氧化碳进入丙中C．干燥二氧化碳②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的质量分数______（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，你认为他的理由是______，应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是______，其中NaOH溶液的作用是______．（2）沉淀法．【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数．【实验步骤】①用托盘天平称取样品11.0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；②加入过量的CaCl2溶液充分反应．证明CaCl2过量（即Na2CO3已完全反应）的方法是：静置，向上层清液中滴加______溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl2过量；③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10.0g，操作X的名称是______，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量分数______（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．④通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为______．

Answer 1

为了测定纯碱（Na₂CO₃）样品（只含NaCl杂质）中Na₂CO₃质量分数：
（1）气体法．
【实验分析】根据图1的实验装置．则可推测：
①实验装置乙中盛放的试剂为浓硫酸（或浓H₂SO₄），其作用是吸收水蒸气（或干燥CO₂）；装置丁中碱石灰的作用是防止外界空气中二氧化碳进入丙中，对实验结果造成干扰．
②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，因为碳酸根不能充分与稀硫酸反应，则会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低．
③如果有CO₂残留在烧瓶内，也会造成结果偏低，故应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是将残留的CO₂全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO₂．
（2）沉淀法．
【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数．
【实验步骤】①用托盘天平称取样品11.0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；
②加入过量的CaCl₂溶液充分反应．证明CaCl₂过量（即Na₂CO₃已完全反应）的方法是：静置，向上层清液中滴加CaCl₂溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl₂过量；
③过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量为10.0g，如果缺少洗涤会造成碳酸钠质量分数偏高．
④设样品中碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
106          100
x            10.0g
则

106

x

＝

100

10.0g

，解得x=10.6g
所以样品中碳酸钠的质量分数：

10.6g

11.0g

×100%=96.4%
故答案为：
（1）①浓硫酸（或浓H₂SO₄）；吸收水蒸气（或干燥CO₂）；B；②偏低；③有CO₂残留在烧瓶内；将残留的CO₂全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收；吸收空气中的CO₂
（2）②CaCl₂；③洗涤；偏高；④96.4%